1噸重負(fù)載上下料機(jī)器人
2010/5/21 0:00:00
在大型臥車，大型龍門刨和大型加工中心等設(shè)備上料時(shí)，其毛坯件通常是幾百公斤重，有的要上頓重。還有大型電機(jī)殼體，減速機(jī)殼體，發(fā)動機(jī)殼體等的搬運(yùn)也很費(fèi)時(shí)，費(fèi)力。無論是機(jī)加工上下料，侵漆，清洗等工序間搬運(yùn)都是非常費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，這直接影響了工作效率。這類大型零部件的搬運(yùn)在歐美早已采用大型龍門式機(jī)器人來搬運(yùn)。幾年前我公司為一德國企業(yè)設(shè)計(jì)加工了一臺350公斤重零件侵漆機(jī)器人，運(yùn)行一直平穩(wěn)高效，用戶對此比較滿意。我公司還給其它企業(yè)設(shè)計(jì)了500公斤重鋼軸上下料（臥車）機(jī)器人。結(jié)合德國百格拉公司機(jī)器人的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)我們可以設(shè)計(jì)建造重達(dá)5000公斤重工件的搬運(yùn)機(jī)器人。本文以500公斤重鋼軸上下料（臥車）機(jī)器人為例來介紹，其它負(fù)載重量搬運(yùn)機(jī)器人的設(shè)計(jì)相似，只是選型上的區(qū)別而已，有類似的需求請與我們聯(lián)系，我們會給您提供詳細(xì)的方案及理論分析。
一機(jī)器人結(jié)構(gòu)說明
1其本要求
鋼軸重約500kg，長約2000mm, 放置在臥車后面的料架上。要求機(jī)器手把料架上的鋼軸抓起來，放置在前面臥車的兩個(gè)支撐架上，把加工完的鋼軸抓起來，放在車床前面的放料架上。為此選擇一個(gè)水平運(yùn)動軸（X軸）和上下運(yùn)動軸（Z軸）的二維XZ機(jī)器人。根據(jù)兩個(gè)料架高度，車床中心高度及他們間前后距離要求機(jī)器手的有效行程為6000*1000mm。圖1是機(jī)器人及車床的示意圖。
運(yùn)行速度：Z軸平均速度為每分鐘20米，最高運(yùn)行速度為每分鐘30米。X軸平均速度為每分鐘30米，最高運(yùn)行速度為每分鐘35米。
2 機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)
圖1是XZ二維機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖，本機(jī)器人的設(shè)計(jì)在借鑒了三家德國大負(fù)載機(jī)器人和西班牙一公司專用鋼軸上下料機(jī)器人基礎(chǔ)上給出的設(shè)計(jì)方案之一。
Z軸結(jié)構(gòu)：
Z軸采用雙100*100*6mm雙鋼柱結(jié)構(gòu)。兩個(gè)鋼柱間距是600mm, 用鋁板連接起來形成一個(gè)，120*800mm(寬度*長度)的加強(qiáng)型結(jié)構(gòu)。其有效行程可以按要求在600~1600mm可選。Z軸采用雙直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)及單齒輪齒條傳動方法。
X軸結(jié)構(gòu)：
X軸采用雙梁結(jié)構(gòu)（類同天吊的橫梁）。每根梁采用橫截面為200*200*8mm(寬度*長度*臂厚)的加強(qiáng)型橫梁結(jié)構(gòu)。其有效行程可以按要求在6000~12000mm可選。X軸采用雙直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)及雙邊齒輪齒條同步傳動方法。
這里X軸和Z軸均采用進(jìn)口高速大負(fù)載直線運(yùn)動導(dǎo)軌和高速大負(fù)載齒輪齒條運(yùn)動傳動結(jié)構(gòu)。
3 機(jī)器人支架結(jié)構(gòu)
整體支架采用龍門式，兩根立柱計(jì)劃采用300*300*10mm。兩根立柱采用地腳可調(diào)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行垂直度的調(diào)整。兩根立柱間距要看現(xiàn)場上下料要求來定。
4 上料架說明：
由于要加工的工件是鋼軸，其尺寸大約為2300*200mm, 重達(dá)500公斤，所有或采用天吊和插車類搬運(yùn)到上料架上，或采用傳送帶運(yùn)輸。這里按采用傳送帶運(yùn)輸方式考慮，要求鋼軸滾動到最后有擋位處，保證鋼軸與車床卡盤軸心平行。鋼軸在傳送帶的最后位置可以有小的左右位置誤差，但要很小。這樣機(jī)器手抓取鋼軸，提升（Z軸），水平運(yùn)動（X軸）到車床卡盤軸心上方后，Z軸再下降直到車床上兩個(gè)支撐軸上。
5 下料架說明：
下料架與用戶對加工完的鋼軸運(yùn)輸方式有關(guān)，我們這里假設(shè)采用鋼軸靠自身重力滾動傳送方式。機(jī)器人抓取鋼軸后，提升（Z軸）到一定高度后，水平運(yùn)動（X軸）到下料架上方后，Z軸再下降直到鋼軸放到下料架上。
6 手爪說明
手爪選用德國Sommer-Automation 公司的，它為歐洲很多家提供各種專用手爪。我們采取與歐洲企業(yè)所用相同的火車鋼軸抓取手爪，保證技術(shù)上成熟，使用穩(wěn)定可靠。
7 直線導(dǎo)軌選型
我們選擇日本THK公司高速導(dǎo)軌。這里X軸和Z軸都選擇SHS45LV型號，單個(gè)滑塊時(shí)導(dǎo)軌的最大動態(tài)載荷為10000GK, 當(dāng)兩個(gè)滑塊剛性連接時(shí)其最大動態(tài)載荷為50000GK。本項(xiàng)目每根高速導(dǎo)軌上采用四個(gè)滑塊，并剛性連接。這樣兩根SHS45LV型號導(dǎo)軌及八個(gè)滑塊完全能勝任最大動態(tài)載荷為1000公斤負(fù)載時(shí)的高速運(yùn)動，高速加速和減速。
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